קישוט סיבוב תרמו -אלקטרי: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

רקע כללי:

זהו עוד ניסוי/קישוט תרמו -אלקטרי שבו כל הבנייה (נר, צד חם, מודול וצד קריר) מסתובבת וגם מחממת וגם מצננת את עצמה עם איזון מושלם בין הספק המוצא של המודול, מומנט המנוע והסל ד, יעילות הנר, העברת חום, יעילות קירור, זרימת אוויר וחיכוך. הרבה פיזיקה מתרחשת כאן אך עם בנייה פשוטה מאוד. אני מקווה שתיהנו מהפרויקט הזה!

צפה בסרטונים לתוצאה הסופית: סרטון Youtube 1 YouTube וידאו 2 YouTube Video 3

עוד כמה פרויקטים תרמו -אלקטריים שלי אפשר למצוא כאן:

מאוורר תרמו -אלקטרי מטען סמארטפון LED חירום מושג:

לב הבנייה, המודול התרמו -אלקטרי, נקרא גם אלמנט פלטרי וכאשר אתה משתמש בו כגנרטור קוראים לו אפקט seebeck. יש לו צד אחד חם ואחד קר. המודול מייצר כוח להנעת מנוע אשר הציר שלו מחובר לבסיס. הכל יסתובב וזרימת האוויר תצנן את גוף הקירור העליון מהר יותר מלוח האלומיניום שמתחת. הפרש טמפרטורות גבוה יותר => הספק תפוקה מוגדל => סל"ד מנוע מוגבר => זרימת אוויר מוגברת => הפרש טמפרטורות מוגבר אך ירידה בהספק הנר. מכיוון שהנר עוקב אחר הסיבוב החום יהיה פחות יעיל עם מהירות מוגברת וזה יאזן את סל"ד לסיבוב איטי נחמד. זה לא יכול ללכת מהר מדי כדי לכבות את האש עצמה וזה לא יכול לעצור עד שהנר יגמר לו הדלק.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

תוֹצָאָה:

התכנון המקורי שלי היה שיהיו לי נרות נייחים (ראו סרטון) אבל גיליתי שהבנייה הזו מתקדמת ומהנה יותר. אתה יכול להריץ את זה עם נרות נייחים אבל זה ידרוש 4 מהם אם לא תשתמש בשני מודולים או שטח חום אלומיניום גדול יותר.

המהירות נעה בין 0.25 ל -1 סיבוב לשנייה. לא איטי מדי ולא מהר מדי. זה לעולם לא יפסיק והאש תישרף עד שהנר ייגמר. גוף הקירור יהיה חם למדי לאורך זמן. השתמשתי בזה במודול TEG בטמפרטורה גבוהה ואני לא יכול להבטיח ש- TEC (מודול פלטייר) זול יותר יצליח. שים לב שאם הטמפרטורה תעלה על המפרט של המודול היא תיפגע! אני לא יודע איך למדוד את הטמפ 'אבל אני לא יכול לגעת בה באצבעות אז אני מניח שזה איפשהו בין 50-100C (בצד הקר).

שלב 1: חומרים וכלים

חומרים:

• לוח אלומיניום: 140x45x5 מ"מ
• מוט פלסטיק: 60X8 מ"מ [מתוך וילון ונציאני]
• מנוע חשמלי: Tamiya 76005 מנוע סולארי 02 (Mabuchi RF-500TB). [EBay].
• מודול תרמו-אלקטרי (TEG טמפ 'גבוה): TEP1-1264-1.5 [מהפרויקט השני שלי, ראה להלן]
• גוף קירור: אלומיניום 42x42x30 מ"מ (תעלות אוויר חד כיווניות) [ממחשב ישן]
• 2x ברגים + 4 מדיחי מנוע: 10x2.5 מ"מ (לא בטוח לגבי הברגה)
• 2x מסמרים לחיבור גוף קירור: 2x14 מ"מ (חתך)
• 2x קפיצים לחיבור גוף קירור
• משקל נגד: בורג M10+2 אגוזים+2 מכונות כביסה+מגנט להתאמה דקה
• משחה תרמית: KERATHERM KP92 (10 W/mK, 200C מקסימום טמפ ') [conrad.com]
• חוט פלדה: 0.5 מ"מ
• עץ (ליבנה) (בסיס סופי הוא 90x45x25 מ"מ)

מפרט TEG:

קניתי את ה- TEP1-1264-1.5 ב https://termo-gen.com/ נבדק בטמפרטורה של 230 מעלות צלזיוס (צד חם) ו -50 מעלות צלזיוס (צד קר) עם:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (עומס): 4.2V I (עומס): 1.4A P (התאמה): 5.9W חום: 8.8W/cm2 גודל: 40x40mm

כלים:

• מקדחות: 1.5, 2, 2.5, 6, 8 ו -8.5 מ"מ
• מַסוֹר לְמַתֶכֶת
• קובץ (מתכת+עץ)
• מברשת חוט
• צמר פלדה
• מברג
• נייר שוחק
• (מלחם)

שלב 2: בנייה (לוח)

עיין בשרטוטים לכל המידות.

1. צייר על צלחת האלומיניום או השתמש בתבנית.
2. חותכים את הנתח בעזרת מסור.
3. השתמש בקובץ כדי להתאים היטב
4. לקדוח שני חורים 2.5 מ"מ למנוע (22 מ"מ בין) פלוס 6 מ"מ למרכז המנוע
5. מקדחים שני חורים בגודל 2 מ"מ היכן שהציפורניים יהיו (לחיבור גוף קירור)
6. לקדוח חור אחד בגודל 8.5 מ"מ למשקל נגדי (יהיה מושחל כ- M10)
7. סיימו את המשטחים בעזרת מברשת תיל וצמר

שלב 3: בנייה (בסיס)

השתמשתי בחיתוך בחצי עץ אש.

1. השתמש בקובץ ובנייר שוחק לפני חיתוך (קל יותר לתיקון)
2. לקדוח חור של 8 מ"מ במרכז העליון למוט (עומק 20 מ"מ, לא לאורך כל הדרך)
3. חותכים את הנתח באורך 90 מ"מ
4. סיים את המשטח
5. השתמשו בשמן או כתם עץ לצבע משטח יפה (מרחתי כתם עץ כהה אחרי כל התצלומים למראה טוב יותר)

שלב 4: בנייה (קולב נרות)

זה החלק הכי מסובך לדעתי. אולי קל יותר אם תעשה זאת בסוף כשהכל יסתיים ויעבוד. השתמשתי בחוט דק כדי לכופף אותו באמצעות שתי חתיכות בלבד. היה קשה לצלם את כל הזוויות. חלק זה יחזיק את הנר מתחת למודול התרמו -אלקטרי במרחק כך שהלהבה לא תיגע בצלחת האלומיניום.

1. כופפו שני חלקים זהים כך שיתאימו לנר
2. הדביקו את שני החלקים יחד

שלב 5: הרכבה (מנוע)

1. השתמש במכונת כביסה אחת בכל צד של הצלחת
2. וודא שהברגים באורך הנכון (לאורך ארוך יפגע במנוע)
3. הברג את המנוע

מכונות הכביסה יפרידו מעט את המנוע מהצלחת ויוודאו שהוא לא מתחמם יותר מדי בהמשך.

שלב 6: הרכבה (מודול TEG)

זה חלק קריטי להשתמש במשחה תרמית על מנת לקבל העברת חום טובה בין החלקים. השתמשתי במשחה תרמית בטמפרטורה גבוהה (200C) אך היא "עשויה" לעבוד עם הדבק תרמי רגיל של המעבד. בדרך כלל הם יכולים לסבול בין 100-150C.

1. וודא שמשטחי הצלחת, המודול וגוף החום ונקו מפני לכלוך (חייב להיות מגע טוב)
2. החל משחה תרמית על "הצד החם" של המודול
3. חבר את הצד החם של המודול לצלחת
4. החל משחה תרמית על "הצד הקר" של המודול
5. חבר את גוף הקירור על גבי המודול
6. חבר את המעיינות כדי להחזיק את גוף הקירור יציב (לחץ גבוה גורם להעברת חום טובה יותר)

שלב 7: הרכבה (מוט ולוח בסיס)

1. מקדחה חור 1.5 מ"מ במוט (עומק 3 מ"מ)
2. חבר את ציר המנוע למוט
3. חבר את המוט לעץ הבסיס

שלב 8: הרכבה (מנוע, קולב נרות ומשקל נגד)

1. חבר את כבלי המודול למנוע (הלחמה טובה)
2. חבר את קולב הנר לאותם מסמרים שאליהם מחוברים מעיינות גוף הקירור
3. מניחים נר בקולב
4. הרם משקל נגד והטה את הבנייה כדי לוודא שיש לך איזון נכון

שלב 9: סופי

שים לב שהחום מהנר עלול לפגוע במודול שלך אם למפרט טמפרטורה מקסימלית נמוכה. אפילו הצד הקר יהיה די חם! שלב נוסף שאולי תרצה לעשות הוא להכין את גוף הקירור בעזרת סרט חשמלי ולמלא אותו במים. זה מוודא שהצד הקר לעולם לא יגיע ליותר מ -100 מעלות צלזיוס! תוכנית B שלי הייתה לעשות את זה אבל לא הייתי צריך את זה.

1. הדליקו את הנר (מנותק)
2. מניחים את הנר
3. המתן 10 שניות ואולי נסה לעזור לו להסתובב כדי להתחיל אותו לפני שהצד הקר יתחמם יתר על המידה
4. תהנה!

נוסחה עיקרית: אנרגיה = אנרגיה+כיף

נוסחה מפורטת: סל"ד = mF (tegP) -A*(סל"ד^2)

סל"ד = "סיבובי מנוע לדקה" mF () = "נוסחת מאפייני מנוע" tegP = "הספק מודול" A = "התנגדות אוויר + קבוע חיכוך מנוע"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "נוסחת מאפייני מודול תרמו -אלקטריים" Tdiff = "הפרש טמפ '

Tdiff = כיור (סל"ד)-אש (סל"ד) כיור () = "נוסחת מאפייני גוף קירור המבוססת על מהירות אוויר" אש () = "נוסחת יעילות נרות המבוססת על מהירות אוויר"

לבסוף: RPM = mF (mod (sink (RPM) -fire (RPM)))-A*(RPM^2) פתרונות חלופיים (אל תהסס להציע הצעות):

1. שני מודולים וכיורי קירור (סימטרית) בכל צד של המנוע לעוד כוח

   חבר את המודולים במקביל או בסדרה עם המנוע (חזק יותר לעומת מהיר יותר)

2. השתמש בנרות נייחים על הקרקע או קבוע בבסיס

   • הייתי צריך להשתמש ב -4 נרות כדי לקבל מספיק כוח
   • ראה vid